Аддитивное строительное производство: прошлое, настоящее, будущее

Приведен обзор развития аддитивного строительного производства от начала формирования предпосылок до настоящего момента и будущих перспектив развития строительной 3D-печати в мире. В качестве базы исследования рассмотрены публикации международных баз цитирования, включающие результаты исследований в области аддитивного строительного производства за период с 1972 по 2024 г. Исследование разбито на несколько этапов, первый из которых посвящен анализу поисковых запросов и определению актуальных ключевых фраз. Выявлено, что наиболее востребованными словосочетаниями, описывающими применение аддитивных технологий в строительстве, являются «Concrete Printing» и «3D Concrete Printing», поэтому в рамках последующего этапа работы на их основе сформированы реферативные выборки для анализа и обобщения результатов актуальных научных исследований. Заключительный этап исследования включал более детальное изучение основных результатов научных работ, характерных для трех временных интервалов, описывающих прошлые, настоящие и будущие тренды научной активности в рассматриваемой предметной области. Результаты проведенного исследования показывают значительный рост интереса к технологии строительной 3D-печати бетоном за счет реализации потенциала повышения производительности труда в строительстве и сокращения негативного воздействия на окружающую среду в сравнении с традиционными технологиями строительного производства, что может стать драйвером устойчивого развития строительной отрасли. Проведенное исследование позволяет сделать вывод, что на пути активного внедрения технологии еще остаются нерешенные задачи, являющиеся сдерживающими факторами широкого внедрения аддитивного строительного производства, в частности вопросы печати горизонтальных конструкций перекрытий и покрытий зданий, армирование несущих конструкций, напечатанных 3D-принтером. По мнению авторов, решению данных задач необходимо отдать приоритет при проведении будущих исследований наряду с разработкой новых составов для 3D-печати бетоном.

Л.А. АДАМЦЕВИЧ¹, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
А.П. ПУСТОВГАР^1,2, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
А.О. АДАМЦЕВИЧ¹, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
² Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (101000, г. Москва, Малый Харитоньевский пер., 4)

1. Адамцевич А.О., Пустовгар А.П., Адамцевич Л.А. Аддитивное строительное производство: обзор мирового опыта // Промышленное и гражданское строительство. 2023. № 12. С. 83–97. https://doi.org/10.33622/0869-7019.2023.12.83-97
1. Adamtsevich A.O., Pustovgar A.P., Adamtsevich L.A. Additive construction production: review of world experience. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitel’stvo. 2023. No. 12, pp. 83–97. (In Russian). https://doi.org/10.33622/0869-7019.2023.12.83-97
2. Адамцевич А.О., Пустовгар А.П. Аддитивное строительное производство: исследование эффекта анизотропии прочностных характеристик бетона // Строительные материалы. 2022. № 9. С. 18–24. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-806-9-18-24
2. Adamtsevich A.O., Pustovgar A.P. Additive manufacturing in construction: the research of the anisotropy concrete strength effect. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2022. No. 9, pp. 18–24. (In Russian). https://doi.org/10.31659/0585-430X-2022-806-9-18-24
3. Пустовгар А.П., Адамцевич Л.А., Адамцевич А.О. Международный опыт исследований в области аддитивного строительного производства // Жилищное строительство. 2023. № 11. С. 4–10. https://doi.org/10.31659/0044-4472-2023-11-4-10
3. Pustovgar A.P., Adamtsevich L.A., Adamtsevich A.O. International research experience in the field of additive construction production. Zhilishchnoe Stroitel’stvo [Housing Constructions]. 2023. No. 11, pp. 4–10. https://doi.org/10.31659/0044-4472-2023-11-4-10
4. Le T., Austin S., Lim S., Gibb, A., Thorpe T. High-performance printing concrete for freeform building components. fib Symposium PRAGUE 2011: Concrete Engineering for Excellence and Efficiency, Proceedings. 2011. 1, pp. 499–502.
5. Rushing T.S., Al-Chaar G., Eick B.A., Burroughs J., Shannon J., Barna L., Case M. Investigation of concrete mixtures for additive construction. Rapid Prototyping Journal. 2017. Vol. 23, pp. 74–80. https://doi.org/10.1108/RPJ-09-2015-0124
6. Lao W., Li M., Tjahjowidodo T. Variable-geometry nozzle for surface quality enhancement in 3D concrete printing. Additive Manufacturing. 2021. Vol. 37. https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101638
7. Alyami M., Khan M. et all. Predictive modeling for compressive strength of 3D printed fiber-reinforced concrete using machine learning algorithms. Case Studies in Construction Materials. 2024. Vol. 20. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02728
8. Şahin H.G., Mardani A. How does rheological behaviour affect the interlayer-bonding strength of 3DPC mixtures? Journal of Adhesion Science and Technology. 2024. Vol. 38, pp. 1353–1377. https://doi.org/10.1080/01694243.2023.2266211
9. Xiao J., Bai M., Wu Y., Duan Z., Qin J. Interlayer bonding strength and pore characteristics of 3D printed engineered cementitious composites (ECC). Journal of Building Engineering. 2024. Vol. 84. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.108559
10. Wang X., Li W., Guo Y., Kashani A., Wang K., Ferrara L., Agudelo I. Concrete 3D printing technology for sustainable construction: A review on raw material, concrete type and performance. Developments in the Built Environment. 2024. Vol. 17. https://doi.org/10.1016/j.dibe.2024.100378